DE19756711C2 - Stützscheibenlagerung für einen Offenend-Spinnrotor - Google Patents
Stützscheibenlagerung für einen Offenend-SpinnrotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stützscheibenlagerung für einen
Offenend-Spinnrotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Stützscheibenlagerungen der gattungsgemäßen Art besteht
allgemein das Problem, daß sich die Laufringe der Stützscheiben
während des Betriebes, insbesondere aufgrund der zwischen
Rotorschaft und Lauffläche auftretenden Walkarbeit, relativ
stark erwärmen, was mit der Zeit zu einer Ermüdung des
Laufringmaterials führt.
Dieses Problem tritt sowohl bei axialschubfreien
Stützscheibenlagerungen als insbesondere auch bei
Stützscheibenlagerungen mit geschränkt angeordneten
Stützscheibenpaaren auf. Bei Lagerungen mit geschränkt
angeordneten Stützscheibenpaaren wird durch den Rotorschaft
zusätzlich Walkarbeit durch eine axiale Schubkomponente auf dem
Laufring erzeugt. Die durch diese Schubkomponente entstehende
Reibungswärme belastet den Laufring ebenfalls.
Das heißt, mit der Zeit kommt es zu einer Ermüdung des
Laufringmaterials mit der Folge, daß sich Beschädigungen im
Bereich der Lauffläche des Laufringes einstellen. Außerdem
besteht dann die Gefahr, daß sich der Laufring, vor allem im
Randbereich, vom Nabenkörper löst.
In der Vergangenheit sind bereits zahlreiche
Stützscheibenlagerungen für Offenend-Spinnrotoren entwickelt
worden, die sich, insbesondere hinsichtlich der Form der
Laufringe sowie der Art wie die Laufringe auf dem Nabenkörper
fixiert sind, unterscheiden.
Die DE 34 47 600 A1 beschreibt beispielsweise eine
Stützscheibe, deren Nabenkörper auf dem Außenumfang eine Nut
aufweist, in die der Laufring, der aus einem Kunststoff
besteht, eingegossen und damit axial fixiert ist.
Der Laufring weist außerdem auf dem Außenumfang, das heißt, im
Bereich seiner Lauffläche, zu dieser Nut versetzt, eine
sogenannte Kühlnut auf.
Eine ähnliche Ausführungsform ist durch die DE 36 15 777 A1
bekannt. Der Nabenkörper weist in diesem Fall in seinem
Mittelbereich anstelle einer Nut eine radial vorstehende Rippe
auf. Der Laufring dieser bekannten Stützscheibe ist
ausdrücklich ohne Kühlnut.
Des weiteren sind Stützscheiben Stand der Technik, bei denen
die Nabenkörper sowohl eine oder mehrere Nuten und/oder eine
oder mehrere radial vorstehende Rippen aufweisen. Der Laufring
dieser Stützscheiben weist in der Regel eine Kühlnut auf
(DE 37 19 445 A1).
Bei den vorgenannten, bekannten Stützscheiben konnte zwar eine
teilweise Ableitung der durch die Walkarbeit entstehende Wärme
erreicht werden, es besteht jedoch nach wie vor die Gefahr, daß
sich der Laufring mit der Zeit, insbesondere im Bereich der
Außenkanten des Laufringes, vom Nabenkörper löst.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Flanken des
Laufringes im Nabenkörper zu verklammern.
Die DE 195 11 000 C1 oder die DE 195 49 466 A1 beschreiben
beispielsweise eine Stützscheibe mit einem Nabenkörper, der an
seinem Außenumfang ein glockenförmiges Profil sowie im Bereich
der Nabenkörper-Seitenflächen jeweils eine in sich geschlossene
Ringnut aufweist. In diese Strukturen wird der Laufring, der
aus einem polymeren Werkstoff besteht, eingegossen, so daß eine
nahezu formschlüssige Fixierung des Laufringes auf dem
Nabenkörper erfolgt.
Wenngleich durch die Ausführungsform gemäß DE 195 11 000 C1
oder DE 195 49 466 A1 eine Verbesserung der Befestigung des
Laufringes am Nabenkörper erreicht wurde, sind die bekannten
Stützscheiben, insbesondere in der Wärmeableitung noch nicht
optimal.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der
Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten
Stützscheiben dahingehend zu verbessern, daß sowohl eine
ausreichende Wärmeabfuhr als auch eine sichere Festlegung des
Laufringes am Nabenkörper gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Stützscheibenlagerung gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben
ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Stützscheibe hat einerseits
den Vorteil, daß durch die in allen Bereichen nahezu gleiche
Belagsdicke des Laufringes eine gute, das heißt, gleichmäßige
Ableitung der bei der Rotation des Rotorschaftes auf der
Lauffläche der Stützscheibe durch Walkarbeit entstehenden,
unvermeidlichen Wärme in den metallischen Nabenkörper
gewährleistet ist, so daß Wärmestaubereiche im
Laufringmaterial, die den Werkstoff vorzeitig altern lassen,
vermieden werden können.
Andererseits wird durch die formschlüssige Umklammerung der
freien Flanken des M-förmig ausgebildeten Laufringes sicher
verhindert, daß sich diese Flanken mit der Zeit vom Nabenkörper
lösen.
Vorzugsweise weist der Laufring außerdem, wie im Anspruch 2
dargelegt, im Mittelbereich der Lauffläche eine V-förmige
Kühlnut auf. Eine solche Kühlnut führt zu einer Vergrößerung
der Konvektionsfläche, was sich ebenfalls positiv auf die
Wärmeabfuhr des Laufringes auswirkt.
In bevorzugter Ausführungsform ist die V-förmige Kühlnut dabei,
wie im Anspruch 3 dargelegt, im Nutgrund konkav gewölbt. Durch
eine solche konkave Wölbung kann die Gefahr, daß es beim
Betrieb der Stützscheibe in diesem Bereich zu einer Rißbildung
kommt, deutlich vermindert werden.
Die Ausgestaltung gemäß Fig. 4 führt zu einer vorteilhaften
Ausführungsform des Laufringes, wobei einerseits eine
ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist und andererseits
sichergestellt bleibt, daß die über den Rotorschaft auf den
Laufring wirkende Flächenbelastung, die mitverantwortlich für
das Entstehen der Reibungswärme ist, nicht zu groß werden kann.
In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, daß die freien
Flanken des M-förmig ausgebildeten Laufringes konvergierend
verlaufen (Anspruch 5). Die freien Flanken werden dabei
zwischen dem V-förmig ausgebildeten Mittelbereich und den
seitlich angeordneten Rippen der radialen Profilierung des
Nabenkörpers verklammert.
Eine umlaufende Hinterschneidung (Anspruch 6) im Bereich der
Basis der Rippen verhindert dabei zuverlässig, daß sich die
freien Flanken, beispielsweise unter dem Einfluß der
auftretenden Fliehkräfte, aus ihrer Umklammerung lösen können.
Das bedeutet, der Laufring ist auf dem Nabenkörper sicher
formschlüssig festgelegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Stützscheibe ergibt
sich durch das in Anspruch 7 beschriebene Merkmal. Derartige
Stützscheiben zeichnen sich während des Betriebes durch einen
niedrigen Luftwiderstand aus, was sich bei Offenend-
Spinnmaschinen, die eine Vielzahl solcher erfindungsgemäßer
Stützscheiben aufweisen, positiv auf den Gesamtenergieverbrauch
der Maschine auswirkt. Durch die konvex geformten Seitenflächen
wird außerdem insgesamt die Abstrahlungsfläche des Nabenkörpers
vergrößert und damit die Wärmeabgabe an die Umgebung weiter
verbessert.
Die Erfindung ist
anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Stützscheibenlagerung mit einem im Lagerzwickel
der Stützscheibenpaare umlaufenden Spinnrotor,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Stützscheibe im größeren Maßstab,
im Schnitt,
Fig. 3 den Laufring im Detail, ebenfalls im Schnitt.
Die Fig. 1 zeigt eine Stützscheibenlageranordnung 1, wie sie
in Offenend-Rotorspinnvorrichtungen Verwendung findet.
Derartige Stützscheibenlageranordnungen 1 weisen üblicherweise
zwei auf einem Lagerbock 2 angeordnete Stützscheibenpaare auf,
die zwischen sich jeweils einen Lagerzwickel bilden. Die Achsen
der Stützscheibenpaare können dabei entweder geschränkt
angeordnet sein oder parallel verlaufen.
Bei geschränkter Anordnung der Stützscheibenpaare wirkt während
des Betriebes eine axiale Schubkomponente auf den Rotorschaft
und hält diesen in Anlage an einem rotorschaftendseitig
angeordneten, mechanischen Axiallager.
In Fig. 1 ist von den beiden Stützscheibenpaaren nur das vorne
liegende Stützscheibenpaar 3 mit den Stützscheiben 4 und 5
dargestellt. Die Stützscheiben 4, 5 sind dabei drehfest auf
einer Achse 6 angeordnet, die in einem Lagergehäuse 7 gelagert
ist. Das Lagergehäuse 7 ist seinerseits auf dem Lagerbock 2
festgelegt.
Im Lagerzwickel der Stützscheibenpaare ist mit seinem
Rotorschaft 8 ein Spinnrotor 9 gelagert, dessen Rotortasse die
Bezugszahl 10 trägt. Der Antrieb des Spinnrotors 9 erfolgt über
einen maschinenlangen Tangentialriemen 11, der von einer
Druckrolle 12 angestellt, den Rotorschaft 8 beaufschlagt.
Bei paralleler Anordnung der Achsen der Stützscheibenpaare, wie
dies in Fig. 2 angedeutet ist, ergibt sich eine
axialschubfreie Lagerung des Rotorschaftes 8 im Lagerzwickel
der Stützscheibenlagerung. In diesem Fall wird der Spinnrotor 9
über ein rotorschaftendseitig angeordnetes Magnetlager 13 axial
positioniert.
Die Stützscheibe 4 bzw. 5, die in Fig. 2 in vergrößertem
Maßstab dargestellt ist, besitzt einen metallischen
Nabenkörper 14 sowie einen an den Nabenkörper 14 angegossenen,
vorzugsweise aus einem polymeren Werkstoff, beispielsweise
Polyurethan, bestehenden Laufring 15. Der Nabenkörper 14, der
beispielsweise aus Alumium gefertigt ist, weist konvex geformte
Seitenflächen 16, 17 auf. Der Nabenkörper 14 besitzt außerdem
eine zentrale Durchgangsbohrung 18, über die die
Stützscheiben 4 und 5 mittels Preßsitz auf der Achse 6
fixierbar sind. Im zentralen Bereich der Seitenfläche 17 ist
noch eine Aufnahme 19 angeordnet, in die ein (nicht
dargestellter) vorzugsweise ebenfalls konvex geformter
Verschlußstopfen festlegbar ist.
Auf seinem Außenumfang weist der Nabenkörper 14 eine radial
abstehende Profilierung 20 auf. Diese Profilierung 20 besteht,
wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, aus einer V-förmig
ausgebildeten Mittelstruktur 21 sowie zwei seitlich neben der
Mittelstruktur 21 angeordneten, umlaufenden Rippen 22, 23.
Um diese Profilierung 20 wird ein Laufring 15 gegossen, der,
wie vorstehend bereits angedeutet, aus einem polymeren
Werkstoff besteht, und der eine etwa M-förmige Form aufweist.
Der Laufring 15 besitzt dabei auf seiner gesamten
Querschnittsfläche eine annähernd gleiche Belagsdicke D. Die
freien Flanken 24, 25 des Laufringes 15 sind zwischen der
V-förmig angebildeten Mittelstruktur 21 und den seitlich
angeordneten Rippen 22, 23, die im Bereich ihrer Basis jeweils
eine Hinterschneidung 29 aufweisen, sicher fixiert.
In der Mitte seiner Lauffläche 26 besitzt der Laufring 15
außerdem eine V-förmig ausgebildete Kühlnut 27, deren Breite B
mindestens der Tiefe T entspricht. Außerdem ist der Nutgrund 28
der Kühlnut 27 besitzt einen konkav gewölbt.
Claims (7)
1. Stützscheibenlagerung für einen Offenend-Spinnrotor, mit
paarweise angeordneten Stützscheiben, die jeweils einen
Nabenkörper aus einem metallischen Werkstoff sowie einen
Laufring aus einem polymeren Werkstoff aufweisen, wobei der
Nabenkörper eine umfangsseitig angeordnete Profilierung
besitzt, an der der Laufring festlegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Nabenkörper (14) umfangsseitig eine radiale,
umlaufende Profilierung (20) aufweist, zwischen deren
V-förmiger Mittelstruktur (21) und seitlichen Rippen (22,
23) die freien Flanken (24, 25) eines M-förmig
ausgebildeten, eine im Querschnitt nahezu gleichbleibende
Belagsdicke (D) aufweisenden Laufringes (15) festlegbar
sind.
2. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Laufring (15) eine umlaufende, im
Querschnitt zumindest angenäherte V-förmige Kühlnut (27)
aufweist.
3. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlnut (27) einen konkav gewölbten
Nutgrund (28) besitzt.
4. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breite (B) der Kühlnut (27)
mindestens der Tiefe (T) der Kühlnut entspricht.
5. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die freien Flanken (24, 25) des
M-förmig ausgebildeten Laufringes (15) konvergierend
verlaufen.
6. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die seitlichen Rippen (22, 23) des
Nabenkörpers (14) im Bereich ihrer Basis jeweils eine
umlaufende Hinterschneidung (29) aufweisen.
7. Stützscheibenlagerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Nabenkörper (14) konvex geformte
Seitenflächen (16, 17) aufweist.
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